FI85133B - FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV AKTIVKOL FRAON CELLULOSAHALTIGT MATERIAL. - Google Patents

FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV AKTIVKOL FRAON CELLULOSAHALTIGT MATERIAL. Download PDF

Info

Publication number
FI85133B
FI85133B FI903254A FI903254A FI85133B FI 85133 B FI85133 B FI 85133B FI 903254 A FI903254 A FI 903254A FI 903254 A FI903254 A FI 903254A FI 85133 B FI85133 B FI 85133B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
lithium
solution
lithium ions
activated carbon
pyrolysis
Prior art date
Application number
FI903254A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI903254A0 (en
FI903254A (en
FI85133C (en
Inventor
Pertti Nousiainen
Shahram Heidari
Original Assignee
Kemira Oy Saeteri
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kemira Oy Saeteri filed Critical Kemira Oy Saeteri
Publication of FI903254A0 publication Critical patent/FI903254A0/en
Priority to FI903254A priority Critical patent/FI85133C/en
Priority to AT91911099T priority patent/ATE113567T1/en
Priority to AU79679/91A priority patent/AU7967991A/en
Priority to DE69104959T priority patent/DE69104959T2/en
Priority to JP3510551A priority patent/JPH05501245A/en
Priority to ES91911099T priority patent/ES2066450T3/en
Priority to PCT/FI1991/000197 priority patent/WO1992000244A1/en
Priority to EP91911099A priority patent/EP0489133B1/en
Application granted granted Critical
Publication of FI903254A publication Critical patent/FI903254A/en
Publication of FI85133B publication Critical patent/FI85133B/en
Publication of FI85133C publication Critical patent/FI85133C/en

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/14Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
    • D01F9/16Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from products of vegetable origin or derivatives thereof, e.g. from cellulose acetate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30Active carbon
    • C01B32/312Preparation
    • C01B32/336Preparation characterised by gaseous activating agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30Active carbon
    • C01B32/354After-treatment
    • C01B32/382Making shaped products, e.g. fibres, spheres, membranes or foam

Abstract

Method for manufacturing activated carbon from cellulosic material which method comprises treatment of the material with a Lewis acid and a subsequent pyrolysis and activation in a suitable atmosphere and using a suitable temperature-time program. The material is brought into contact with lithium ions prior to pyrolysis whereby a larger specific surface area and a better strength is obtained.

Description

1 851331 85133

Menetelmä aktiivihiilen valmistamiseksi selluloosa-pitoisesta materiaalista 5 Keksintö kohdistuu menetelmään aktiivihiilen valmistamiseksi selluloosapitoisesta materiaalista, joka käsittää materiaalin käsittelyn Lewis-hapolla sekä sitä seuraavan pyrolyysin ja aktivoinnin sopivassa ilmakehässä ja käyttäen sopivaa lämpötila-aika-ohjel-10 maa.The invention relates to a process for the preparation of activated carbon from a cellulosic material, which comprises treating the material with a Lewis acid followed by pyrolysis and activation in a suitable atmosphere and using a suitable temperature-time program.

Kyseinen menetelmä on esitetty mm. GB-patentissa 1301101 sekä DE-patentissa 2915640. On tunnettua muodostaa aktiivihiiltä selluloosapitoisesta kuitumate-15 riaalista suorittamalla kuiduille pyrolyysi ja ak tivointi sopivassa ympäristössä nostamalla lämpötilaa sopivalla ohjelmalla aina n. 500-1000 °C välille. Tässä lämpökäsittelyssä tapahtuu toisaalta tietynasteinen painohäviö pyrolyysin johdosta ja samalla 20 syntyy aktiivihiilelle ominainen mikrohuokoisuus.This method is presented e.g. GB patent 1301101 and DE patent 2915640. It is known to form activated carbon from a cellulosic fibrous material by subjecting the fibers to pyrolysis and activation in a suitable environment by raising the temperature by a suitable program to between about 500-1000 ° C. In this heat treatment, on the other hand, a certain degree of weight loss occurs due to pyrolysis and at the same time the microporous nature characteristic of activated carbon is created.

Painohäviöiden vähentämiseksi on kehitetty em. patenttien esittämät menetelmät, joilla aktiivihiilen kuitumainen lähtömateriaali, kuten esim. kangas, käsitellään ensin Lewis-happoa sisältävällä liuoksella, 25 kuten esim. alumiinikloridia, sinkkikloridia tai kalsiumkloridia sisältävällä tai jotain näiden seosta sisältävällä liuoksella.In order to reduce weight losses, the methods disclosed in the above patents have been developed by first treating a fibrous starting material of activated carbon, such as a fabric, with a solution containing Lewis acid, such as a solution containing aluminum chloride, zinc chloride or calcium chloride, or a mixture thereof.

Edellä mainituilla menetelmillä onkin pystytty paran-30 tamaan huomattavasti painohäviöitä myöhemmässä vaihees sa, mistä on ollut seurauksena kuitumaisesta sel-luloosamateriaalista valmistettujen aktiivihiilituot-teiden, kuten aktiivihiilikankaiden parempi lujuus. Tällöin ei ole kuitenkaan päästy eräisiin muihin 35 aktiivihiilelle tärkeisiin optimaalisiin ominaisuuk siin, kuten huokoisuuteen.Indeed, the above methods have been able to significantly improve weight loss at a later stage, resulting in better strength of activated carbon products made from fibrous cellulosic material, such as activated carbon fabrics. In this case, however, some other optimal properties important for activated carbon, such as porosity, have not been achieved.

2 851332 85133

Keksinnön tarkoituksena on esittää menetelmä, jolla voidaan parantaa selluloosapitoisesta materiaalista valmistetun aktiivihiilen ominaisuuksia, erityisesti huokoisuutta, mutta myös muita ominaisuuksia. Tämän 5 tarkoituksen toteuttamiseksi keksinnön mukainen menetelmä on pääasiassa tunnettu siitä, että ennen pyrolyysiä aktiivihiilen raaka-aineena toimiva materiaali saatetaan kosketuksiin litiumionien kanssa.The object of the invention is to provide a method by which the properties of activated carbon made of a cellulosic material, in particular porosity, but also other properties can be improved. To achieve this purpose, the process according to the invention is mainly characterized in that, prior to pyrolysis, the material acting as a raw material for activated carbon is brought into contact with lithium ions.

10 Keksintö perustuu siihen yllättävään havaintoon, että litium toimii erinomaisesti raaka-aineen selluloosa-rakenteessa yhdessä Lewis-happojen kanssa. Litiumin on havaittu parantavan saantoa, tehostavan Lewis-happojen toimintaa sekä erityisesti lisäävän ominais-15 pinta-alaa heikentämättä tuotteen lujuutta.The invention is based on the surprising finding that lithium works excellently in the cellulosic structure of the raw material together with Lewis acids. Lithium has been found to improve yield, enhance the action of Lewis acids, and in particular increase the specific surface area without compromising the strength of the product.

Esikäsiteltävä selluloosamateriaali saatetaan sopivim-min kosketuksiin litiumionien kanssa impregnoimalla materiaali litiumioneja sisältävällä liuoksella. Tämä 20 impregnointi suoritetaan sopivimmin samassa vaiheessa kuin käsittely Lewis-hapolla suoritetaan, eli käsit-telyliuos sisältää Lewis-happojen lisäksi jotakin litiumioneja käsittävää suolaa, kuten litiumkloridia.The cellulosic material to be pretreated is preferably contacted with lithium ions by impregnating the material with a solution containing lithium ions. This impregnation is preferably carried out in the same step as the treatment with Lewis acid, i.e. the treatment solution contains, in addition to the Lewis acids, a salt comprising lithium ions, such as lithium chloride.

25 Selluloosapitoisena lähtömateriaalina voidaan käyttää monentyyppistä selluloosakuitua, mutta erityisesti regeneroitu selluloosakuitu, kuten viskoosikutu on osoittautunut käytännölliseksi raaka-aineeksi hyvän alkulujuuden ja sopivan alkuhuokoisuuden johdosta. 30 Raaka-aineena voidaan tällöin käyttää sinänsä tunnettua high-tenacity -viskoosikuitua. Viskoosikuiduista voidaan esim. ennen käsittelyä Lewis-hapoilla ja litiumkloridilla muodostaa kangas, jolloin myös lopullinen aktiivihiilituote on aktiivihiilikankaan 35 muodossa.Many types of cellulosic fiber can be used as the cellulosic starting material, but in particular regenerated cellulosic fiber, such as viscose fiber, has proven to be a practical raw material due to its good initial strength and suitable initial porosity. 30 High-tenacity viscose fiber, known per se, can then be used as a raw material. For example, prior to treatment with Lewis acids and lithium chloride, the viscose fibers can be formed into a fabric, whereby the final activated carbon product is also in the form of an activated carbon fabric.

Seuraavassa selostetaan tarkemmin keksinnön mukaiseen menetelmään kuuluvia menetelmävaiheita sekä niissä li 3 85133 tapahtuvia, lopullisen tuotteen ominaisuuksiin vaikuttavia ilmiöitä.In the following, the process steps belonging to the method according to the invention and the phenomena occurring in them, which affect the properties of the final product, are described in more detail.

Lähtöaineina käytetään selluloosakuiduista koostuvaa 5 materiaalia, joka voi olla esim. kankaan muodossa. Edullisena lähtöaineena ovat esim. viskoosikuidut, joilla on luonnostaan hyvä lujuus sekä jo valmiiksi tietynasteista huokoisuutta. Soveltuvana materiaalina on esim. hakijan valmistama 1,0-1,3 dtex:n high-10 tenacity -viskoosikuidut, joiden vetolujuus on n. 2,9- 3,2 cN/dtex. Elohopeaporosimetrillä mitattu kuitujen alkuhuokoisuus on alueella 100 - 500 μΐ/g.The starting material used is a material consisting of cellulose fibers, which can be, for example, in the form of a fabric. The preferred starting material is, for example, viscose fibers, which have an inherently good strength and a certain degree of porosity. A suitable material is, for example, high-10 tenacity viscose fibers of 1.0-1.3 dtex, manufactured by the applicant, with a tensile strength of about 2.9-3.2 cN / dtex. The initial porosity of the fibers measured with a mercury porosimeter is in the range of 100 to 500 μΐ / g.

Kuiduista muodostetusta langasta kudotaan normaalein 15 menetelmin kangas, joka toimii aktiivihiilikankaan lähtömateriaalina. Esikäsittelyssä kankaalle suoritetaan impregnointi Lewis-happoa sisältävällä liuoksella. Liuos voi sisältää esim. alumiinikloridia, kal-siumkloridia, ammoniumkloridia tai sinkkikloridia tai 20 jotain näiden seosta. Näiden aineiden kokonaiskon- sentraatio impregnointiliuoksessa on yleensä 2-10 p-%. Voidaan esim. käyttää Lewis-happojen seosta, jossa on suunnilleen yhtä suuret prosenttimäärät suoloja, jotka on valittu sinkkikloridin, kalsiumkloridin, 25 alumiinikloridin ja ammoniumkloridin joukosta. Lewis- hapoilla on havaittu olevan suotuisa vaikutus saantoon pyrolyysissä eli hiilletysvaiheessa ja lopputuotteen lujuuteen. Lewis-happojen on havaittu modifioivan lähtöaineena käytetyn selluloosakuidun termistä 30 hajoamismekanismia siten, että hiiletyksessä pääasial linen reaktio on dehydraatio eli veden lohkeaminen, jolloin saanto lähenee teoreettista suotuisissa olosuhteissa. On lisäksi arveltu parantuneen lujuuden johtuvan metalli-ionien läsnäolosta tuotteen rakenteessa.A fabric formed from the fibers is woven by a standard method into a fabric which acts as a starting material for an activated carbon fabric. In the pretreatment, the fabric is impregnated with a solution containing Lewis acid. The solution may contain, for example, aluminum chloride, calcium chloride, ammonium chloride or zinc chloride or a mixture thereof. The total concentration of these substances in the impregnation solution is generally 2 to 10% by weight. For example, a mixture of Lewis acids with approximately equal percentages of salts selected from zinc chloride, calcium chloride, aluminum chloride and ammonium chloride may be used. Lewis acids have been found to have a beneficial effect on yield in pyrolysis, i.e. the carbonization step, and on the strength of the final product. Lewis acids have been found to modify the thermal decomposition mechanism of the cellulosic fiber used as a starting material, so that the main reaction in carbonization is dehydration, i.e. the cleavage of water, with the yield approaching under theoretically favorable conditions. In addition, it has been speculated that the improved strength is due to the presence of metal ions in the structure of the product.

Keksinnön mukaisesti lähtöaine käsitellään ennen pyrolyysiä litiumioneilla siten, että ionit pääsevät vaikuttamaan aineen rakenteessa. Litiumilla on havaittu ::: 35 4 85133 olevan yllättävän hyvä vaikutus sekä saantoon että ominaispinta-alaan. Tämän vaikutuksen arvellaan osaksi johtuvan siitä, että litiumionit selluloosaketjujen väliin tunkeutuessaan hajottavat molekyylien välisiä 5 vetysidoksia, jolloin Lewis-hapot pääsevät vaikuttamaan paremmin selluloosamolekyyleihin. Litium estää samoin kuivausvaiheessa vetysidosten uudelleenmuodostumisen. Aktivointivaiheessa käytettäessä hiilidioksidia aktivointikaasuna litium parantaa lisäksi mikrohuokoi-10 suutta lisäämällä hiilidioksidin tehoa. Tämän uskotaan olevan yhteydessä litiumin ominaisuuksiin hiilidioksidin suhteen. Litiumia käytetään mm. virvoitusjuoma-teollisuudessa hiilihapollisissa juomissa hiilidioksidin haihtumisen vähentämiseksi.According to the invention, the starting material is treated with lithium ions before pyrolysis so that the ions can act on the structure of the substance. Lithium has been found to have a surprisingly good effect on both yield and specific surface area. This effect is thought to be due in part to the fact that lithium ions, when penetrating between cellulose chains, break down intermolecular hydrogen bonds, allowing Lewis acids to act better on cellulose molecules. Lithium also prevents the formation of hydrogen bonds during the drying step. When carbon dioxide is used as the activating gas in the activation step, lithium further improves microporosity by increasing the efficiency of the carbon dioxide. This is believed to be related to the carbon dioxide properties of lithium. Lithium is used e.g. in the soft drink industry in carbonated beverages to reduce carbon dioxide evaporation.

1515

Vielä eräät litiumin muut ominaisuudet tekevät siitä varsin sopivan selluloosapa toisen materiaalin esikäsittelyyn aktiivihiilen valmistuksessa. Maa-alkalimetal-leihin ja muihin alkalimetalleihin verrattuna sillä on 20 sekä pienin atomisäde että pienin kovalenssisäde.Still other properties of lithium make it quite suitable for the pretreatment of another material in the production of activated carbon. Compared to alkaline earth metals and other alkali metals, it has both the smallest atomic radius and the smallest covalent radius.

Vertailun vuoksi on alla esitetty alkalimetallien atomisäteet (vasemmanpuoleiset arvot) ja kovalenssi-säteet (oikeanpuoleiset arvot) ängströmeinä.For comparison, the atomic radii (left values) and covalent radii (right values) of alkali metals as angstroms are shown below.

25 Li 2.05 1.2325 Li 2.05 1.23

Na 2.23 1.54 K 2.27 2.03Na 2.23 1.54 K 2.27 2.03

Rb 2.98 2.16Rb 2.98 2.16

Cs 3.34 2.35 30Thu 3.34 2.35 30

Litiumionit pääsevät pienen kokonsa ansiosta tunkeutumaan hyvin käsiteltävän rakenteen sisään selluloosa-ketjujen yhteyteen.Due to their small size, lithium ions can penetrate well into the structure to be treated in connection with the cellulose chains.

35 Litiumkloridi pysyy lisäksi fysikaalisten ominaisuuk-siensa ansiosta hyvin lähtöaineen rakenteessa haihtumatta siitä pyrolyysi- ja aktivointivaiheiden korkeissa lämpötiloissa.In addition, due to its physical properties, lithium chloride retains well in the structure of the starting material without evaporation from it at the high temperatures of the pyrolysis and activation steps.

li 5 85133 Käsittely litiumioneilla suoritetaan sopiviirunin samassa vaiheessa kuin käsittely Lewis-hapoilla, jolloin vesipohjainen käsittelyliuos sisältää jonkin sopivan 5 Lewis-happokoostumuksen sekä sopivan konsentraation jotain litiumin vesiliukoista suolaa, sopivimmin 1itiumkloridia . Käsittely suoritetaan sopivimmin upottamalla lähtöaine käsittelyliuokseen, mutta myös vaihtoehtoiset tavat, joilla lähtöaine saadaan impreg-10 noitua käsittelyliuoksella, kuten ruiskutus, ovat mahdollisia. Kontaktia jät ja käsittelylämpötilat voidaan valita siten, että lähtöaineeseen saadaan haluttu tehoaineiden (Lewis-hapot ja litiumionit) konsentraatio.Li 5 85133 The treatment with lithium ions is carried out in the same step as the treatment with Lewis acids, wherein the aqueous treatment solution contains a suitable 5 Lewis acid composition and a suitable concentration of a water-soluble salt of lithium, preferably lithium chloride. The treatment is preferably carried out by immersing the starting material in the treatment solution, but alternative ways of impregnating the starting material with the treatment solution, such as spraying, are also possible. The contact residues and treatment temperatures can be selected so as to obtain the desired concentration of active ingredients (Lewis acids and lithium ions) in the starting material.

15 Käsittelyn jälkeen lähtöaine kuivataan mekaanisesti puristamalla ja tämän jälkeen vielä lämmön avulla 80 - 120 °C lämpötilassa. Kuivauksen jälkeen kuitu-suolaseoksesta muodostuva lähtöaine pehmennetään 20 mekaanisesti, jotta sen lopullinen taipuisuus ei kärsi.After the treatment, the starting material is dried mechanically by pressing and then by heat at a temperature of 80 to 120 ° C. After drying, the starting material formed from the fiber-salt mixture is mechanically softened so that its final flexibility is not affected.

Varsinainen valmistus lopulliseksi aktiivihiilituot-teeksi suoritetaan tietyllä lämpötila-aika -ohjelmalla sopivassa ilmakehässä. Lähtöaine asetetaan uuniin 25 siten, että se saa vapaasti kutistua lämpökäsittelyn aikana. Alkuvaiheessa suoritetaan pyrolyysi eli hiilletys, jolloin varsinaiset painohäviöt tapahtuvat ja lopputuotteen hiilirunko muodostuu. Hiilletys suoritetaan sopivassa suojailmakehässä, esim. hiili-30 dioksidissa tai typessä n. 300 - 450 °C lämpötilassa.The actual preparation into the final activated carbon product is performed with a specific temperature-time program in a suitable atmosphere. The starting material is placed in the furnace 25 so that it is allowed to shrink freely during the heat treatment. In the initial stage, pyrolysis, i.e. carbonization, is performed, in which case the actual weight losses occur and the carbon body of the final product is formed. The carbonization is carried out in a suitable protective atmosphere, e.g. carbon dioxide or nitrogen at a temperature of about 300 to 450 ° C.

Aktivointi suoritetaan heti tämän jälkeen hiilidioksidi-ilmakehässä n. 500 - 1000°C lämpötilassa, jolloin lopullinen, halutun huokoisuuden sisältävä aktiivi-hiilituote syntyy. Em. prosesseissa tärkeä tekijä on 35 lisäksi lämpötilan nostonopeus ja viipymäajat tietyis sä, tuotteen muodostuksen kannalta kriittisissä lämpötiloissa.The activation is carried out immediately thereafter in a carbon dioxide atmosphere at a temperature of about 500 to 1000 ° C, whereby a final activated carbon product with the desired porosity is formed. Em. In addition, an important factor in the processes is the rate of temperature rise and residence times at certain temperatures critical for product formation.

6 851336 85133

Seuraavassa selostetaan erästä keksinnön mukaisella menetelmällä suoritettua koesarjaa.The following describes a series of experiments performed by the method according to the invention.

Edellä mainittuja high-tenacity -viskoosikuiduista 5 muodostetusta 15 tex:n viskoosilangasta (lanka 2804) kudottiin kangas (MS-kangas), jonka neliöpaino oli 186 g/m^. Kangaspaloille suoritettiin keksinnön mukainen esikäsittely eri liuoksilla, jotka sisälsivät Lewis-happoa ja litiumkloridia, minkä lisäksi suoritet-10 tiin vertailukäsittely liuoksilla, joissa ei ollut litiumia. Veteen tehtyjen liuosten koostumukset ja pH:t olivat seuraavat:A fabric (MS fabric) having a basis weight of 186 g / m 2 was woven from a 15 tex viscose yarn (yarn 2804) formed from the above-mentioned high-tenacity viscose fibers. The fabric pieces were pretreated according to the invention with various solutions containing Lewis acid and lithium chloride, in addition to which a comparative treatment was performed with solutions without lithium. The compositions and pH of the aqueous solutions were as follows:

Liuos 1: 1,5% AICI3, 3,0% CaCl2, 3,0% NH4C1, pH 3,4 15 Liuos 2: Lewis-hapot kuin liuoksessa 1, minkä lisäksi 3,0% LiCl, pH 3,2Solution 1: 1.5% AlCl 3, 3.0% CaCl 2, 3.0% NH 4 Cl, pH 3.4 Solution 2: Lewis acids as in solution 1, plus 3.0% LiCl, pH 3.2

Liuos 3: 3,0% CaCl2, 3,0% NH4CI, 3,0% ZnCl2, pH 5,2 Liuos 4: Lewis-hapot kuin liuoksessa 3, minkä lisäksi 3,0% LiCl, pH 4,5 20Solution 3: 3.0% CaCl2, 3.0% NH4Cl, 3.0% ZnCl2, pH 5.2 Solution 4: Lewis acids as in solution 3, plus 3.0% LiCl, pH 4.5

Lisäksi käytettiin kahta vaihtoehtoista esikäsittelyoh-jelmaa: A) Liuoksen anettiin impregnoitua kangaspalaan samalla 25 kun liuoksen lämpötilaa nostettiin 40°C:sta 80°C.een nopeudella 10°C/min, minkä jälkeen palaa pidettiin 80°C liuoksessa 2 min ajan.In addition, two alternative pretreatment programs were used: A) The solution was allowed to impregnate a piece of cloth while raising the temperature of the solution from 40 ° C to 80 ° C at a rate of 10 ° C / min, after which the piece was kept in 80 ° C solution for 2 min.

B) Liuoksen annettiin impregnoitua kangaspalaan 10 min ajan huoneenlämpötilassa.B) The solution was allowed to impregnate a piece of cloth for 10 min at room temperature.

3030

Molemmissa tapauksissa poistettiin ylimääräinen liuos käsittelyn jälkeen ensin mekaanisesti viemällä pala peräkkäin viisi kertaa puristintelo jen välistä käyttäen sopivansuuruista viivapainetta, joka edullisimmin on 35 18 kp/cm, minkä jälkeen kangaspala kuivattiin 110- 120°Csssa 2-5 min ajan. Kuivauksen jälkeen kangaspala pehmennettiin vielä mekaanisesti viemällä se kolme kertaa puristintelojen läpi käyttäen edullisimmin em. viivapainetta.In both cases, the excess solution was removed mechanically after treatment by first passing the piece successively five times between the press rolls using a suitable line pressure, most preferably 35 18 kp / cm, after which the piece of fabric was dried at 110-120 ° C for 2-5 min. After drying, the piece of fabric was further mechanically softened by passing it three times through press rolls, most preferably using the above-mentioned line pressure.

40 li 7 8513340 li 7 85133

Kangaspala asetettiin kuivauksen ja pehmennyksen jälkeen termovaa'alle uuniin siten, että se sai kutistua vapaasti pyrolyysin ja aktivoinnin aikana. Pyrolyysivaiheessa uunin lämpötilaa nostettiin nopeu-5 della 5°C/min 20°C:sta 360°C:een, missä palaa pidettiin 15 min ajan. Tämän jälkeen lämpötila nostettiin nopeudella 10°C/min 900°C:een, ja näytettä pidettiin tässä lämpötilassa niin kauan, että massahäviö ei kasvanut yli 20% aktivointivaiheessa. Uunin suojailma-10 kehänä ja aktivointi-ilmakehänä oli hiilidioksidi.After drying and softening, the piece of fabric was placed on a thermal balance in an oven so that it could shrink freely during pyrolysis and activation. In the pyrolysis step, the oven temperature was raised at a rate of 5 ° C / min from 20 ° C to 360 ° C, where the burn was held for 15 min. The temperature was then raised at a rate of 10 ° C / min to 900 ° C, and the sample was kept at this temperature until the mass loss did not increase by more than 20% during the activation step. The furnace's protective air-10 perimeter and activation atmosphere was carbon dioxide.

Koesarjan tulokset on esitetty seuraavassa taulukossa.The results of the test series are shown in the following table.

TaulukkoTable

Eri käsittelyliuoksilla valmistettujen aktiivihiilikankaiden ominaisuudet. Liuokset 2 ja 4 sisältävät litiumia.Properties of activated carbon fabrics made with different treatment solutions. Solutions 2 and 4 contain lithium.

Liuos/esi- käsittely saanto(%) BET (m2/g) DPW DPn PD lujuus 0 - - 2169 853 2,57 1/A 19 520-650 830 369 2,25 hauras 1/B 21 580-670 899 384 2,34 kohtalainen 2/A 18 730 799 364 2,20 hyvä 2/B 20 790-810 1035 458 2,26 hyvä 3/A 18 520 2285 855 2,67 hauras 3/B 18 550 2373 910 2,61 kohtalainen 4/A 20 800 2135 907 2,35 hyvä 4/B 22 820 2253 935 2,41 hyvä 0 = lähtöaine BET = ominaispinta-ala DPW = massakeskimääräinen polymeraatioaste DPn = lukukeskimääräinen polymeraatioaste PD = DPw/DPn = polydispersiteettiSolution / pretreatment yield (%) BET (m2 / g) DPW DPn PD strength 0 - - 2169 853 2.57 1 / A 19 520-650 830 369 2.25 brittle 1 / B 21 580-670 899 384 2 , 34 moderate 2 / A 18 730 799 364 2.20 good 2 / B 20 790-810 1035 458 2.26 good 3 / A 18 520 2285 855 2.67 fragile 3 / B 18 550 2373 910 2.61 moderate 4 / A 20 800 2135 907 2.35 good 4 / B 22 820 2253 935 2.41 good 0 = starting material BET = specific surface area DPW = mass average degree of polymerization DPn = number average degree of polymerization PD = DPw / DPn = polydispersity

Lujuusominaisuudet on määritelty näytteen pienuuden johdosta käsin koettelemalla.Due to the small size of the sample, the strength properties have been determined by manual testing.

8 851338 85133

Kuten koetuloksista käy ilmi, saadaan litiumioneilla lisääntynyt ominaispinta-ala (BET) erilaisilla Lewis-happokoos tumuksilla ja esikäsittelylämpötiloilla. Saanto pyrolyysissä ja aktivoinnissa on mahdollista 5 pitää samana, tai sitä voidaan jopa hieman nostaa (liuoksilla 3 ja 4 saatujen tuotteiden väliset erot), mikä on yhteydessä lopullisen tuotteen lujuusominaisuuksiin .As can be seen from the experimental results, lithium ions have an increased specific surface area (BET) at different Lewis acid compositions and pretreatment temperatures. The yield in pyrolysis and activation can be kept the same, or it can even be slightly increased (differences between the products obtained with solutions 3 and 4), which is related to the strength properties of the final product.

10 Keksintöä ei ole edellä rajoitettu ainoastaan selityksessä ja koesarjassa kuvattuihin vaihtoehtoihin, vaan sitä voidaan muunnella patenttivaatimusten esittämän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Lähtöaineiksi käyvät kaikki aktiivihiilen lähtöaineina käytetyt 15 selluloosapohjäiset materiaalit, joissa tapahtuvat valmistusvaiheissa ne edelläkuvatut ilmiöt, joihin litium pääsee vaikuttamaan suotuisalla tavalla. Käytettäessä lähtöaineina regeneroituja kuituja voidaan litiumionit saattaa selluloosarakenteeseen lisäämällä 20 niitä sisältävä suola, kuten litiumkloridi, liuokseen jo ennen selluloosan regenerointia. Käsittelemällä regeneroidut kuidut litiumia sisältävällä liuoksella on kuitenkin mahdollista suorittaa käsittely taloudellisemmin .The invention is not limited above only to the alternatives described in the description and series of experiments, but may be modified within the scope of the inventive idea set forth in the claims. The starting materials are all cellulose-based materials used as starting materials for activated carbon, in which the phenomena described above, which can be favorably influenced by lithium, take place during the manufacturing steps. When regenerated fibers are used as starting materials, lithium ions can be incorporated into the cellulosic structure by adding a salt containing them, such as lithium chloride, to the solution even before the regeneration of the cellulose. However, by treating the regenerated fibers with a lithium-containing solution, it is possible to carry out the treatment more economically.

2525

Keksinnön mukaisella menetelmällä valmistetuilla ak-tiivihiilituotteilla on hyvän lujuutensa ja absorptio-tehonsa ansiosta monia aineiden erotukseen kaasuista ja nesteistä liittyviä käytännön sovellutuksia, joista 30 voidaan mainita esimerkkinä erityisesti hengitys- suojaimet ja erilaiset suodattimet.Due to their good strength and absorption efficiency, the activated carbon products produced by the process according to the invention have many practical applications related to the separation of substances from gases and liquids, of which respirators and various filters can be mentioned in particular.

Claims (6)

1. Förfarande för framställning av aktivkol frän cellulosahaltigt material, innefattande behandling av 5 materialet med en Lewis-syra samt efterföljande pyrolys och aktivering i en lämplig atmosfär och genom an-vändning av ett lämpligt temperatur-tid-program, kännetecknat därav, att för e pyrolysen materialet sätts i kontakt med litiumjoner.A process for preparing activated carbon from cellulosic material, comprising treating the material with a Lewis acid and subsequent pyrolysis and activation in a suitable atmosphere and using an appropriate temperature-time program, characterized in that the pyrolysis material is contacted with lithium ions. 2. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat därav, att materialet sätts i kontakt med litiumjoner genom att impregnera materialet med en litiumjoner innehällande lösning. 15Process according to claim 1, characterized in that the material is contacted with lithium ions by impregnating the material with a solution containing lithium ions. 15 3. Förfarande enligt patentkravet 2, kännetecknat därav, att den Lewis-syra innehällande lösningen innehäller litiumjoner innefattande sait, säsom litiumklorid, varvid behandlingen med litiumjonerna 20 sker samtidigt med Lewis-syrabehandlingen med lösningen.Process according to claim 2, characterized in that the Lewis acid-containing solution contains lithium ions comprising salts, such as lithium chloride, the treatment with the lithium ions being carried out simultaneously with the Lewis acid treatment with the solution. 4. Förfarande enligt patentkravet 2 eller 3, kännetecknat därav, att litiummängden i lösningen är över 25 1,0 vikt-%, företrädesvis 2,0-5,0 vikt-%, räknat som litiumklorid.Method according to claim 2 or 3, characterized in that the amount of lithium in the solution is above 1.0% by weight, preferably 2.0-5.0% by weight, calculated as lithium chloride. 5. Förfarande enligt nägot av de föregäende patent-kraven, kännetecknat därav, att regenerad cellulosa- 30 fiber säsom viskosfiber tjänstgör som det cellulosahal-tiga materialet.Process according to any of the preceding claims, characterized in that regenerated cellulose fiber such as viscose fiber serves as the cellulosic material. 6. Förfarande enligt nägot av de föregäende patent-kraver, kännetecknat därav, att materialet finns i 35 form av tyg. liProcess according to any of the preceding claims, characterized in that the material is in the form of fabric. li
FI903254A 1990-06-27 1990-06-27 Process for producing activated carbon from cellulosic matter 1 FI85133C (en)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI903254A FI85133C (en) 1990-06-27 1990-06-27 Process for producing activated carbon from cellulosic matter 1
JP3510551A JPH05501245A (en) 1990-06-27 1991-06-25 Method of producing activated carbon from cellulose material
AU79679/91A AU7967991A (en) 1990-06-27 1991-06-25 Method for manufacturing activated carbon from cellulosic material
DE69104959T DE69104959T2 (en) 1990-06-27 1991-06-25 METHOD FOR PRODUCING ACTIVE CARBON FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIAL.
AT91911099T ATE113567T1 (en) 1990-06-27 1991-06-25 PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF ACTIVATED CARBON FROM CELLULOSIC MATERIAL.
ES91911099T ES2066450T3 (en) 1990-06-27 1991-06-25 METHOD OF MANUFACTURING ACTIVATED CARBON FROM CELLULOSIC MATERIAL.
PCT/FI1991/000197 WO1992000244A1 (en) 1990-06-27 1991-06-25 Method for manufacturing activated carbon from cellulosic material
EP91911099A EP0489133B1 (en) 1990-06-27 1991-06-25 Method for manufacturing activated carbon from cellulosic material

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI903254A FI85133C (en) 1990-06-27 1990-06-27 Process for producing activated carbon from cellulosic matter 1
FI903254 1990-06-27

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI903254A0 FI903254A0 (en) 1990-06-27
FI903254A FI903254A (en) 1991-11-29
FI85133B true FI85133B (en) 1991-11-29
FI85133C FI85133C (en) 1992-03-10

Family

ID=8530708

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI903254A FI85133C (en) 1990-06-27 1990-06-27 Process for producing activated carbon from cellulosic matter 1

Country Status (8)

Country Link
EP (1) EP0489133B1 (en)
JP (1) JPH05501245A (en)
AT (1) ATE113567T1 (en)
AU (1) AU7967991A (en)
DE (1) DE69104959T2 (en)
ES (1) ES2066450T3 (en)
FI (1) FI85133C (en)
WO (1) WO1992000244A1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4416576C1 (en) * 1994-05-11 1995-11-09 Braeutigam Joerg Spherical active carbon prodn.
US5968854A (en) * 1997-10-03 1999-10-19 Electromagnetic Protection, Inc. EMI shielding fabric and fabric articles made therefrom
US6116592A (en) * 1998-03-12 2000-09-12 Heidelberger Druckmaschinen Aktiengesellschaft Sheet conveyor for a delivery of a sheet-fed printing press
BR0009253A (en) * 1999-03-05 2001-11-20 Toyota Motor Co Ltd Process for storing natural gas by adsorption and adsorption agent for the same use

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1124702A (en) * 1978-04-21 1982-06-01 Keith Simpson Manufacture of activated carbon
GB8822518D0 (en) * 1988-09-26 1988-11-02 Cybertronics Ltd Improvements in & relating to fibrous activated carbons

Also Published As

Publication number Publication date
DE69104959D1 (en) 1994-12-08
DE69104959T2 (en) 1995-06-08
FI903254A0 (en) 1990-06-27
ATE113567T1 (en) 1994-11-15
AU7967991A (en) 1992-01-23
JPH05501245A (en) 1993-03-11
FI903254A (en) 1991-11-29
ES2066450T3 (en) 1995-03-01
FI85133C (en) 1992-03-10
WO1992000244A1 (en) 1992-01-09
EP0489133A1 (en) 1992-06-10
EP0489133B1 (en) 1994-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5292822A (en) High moisture-absorbing and releasing fibers and process for producing the same
AU2013212731B2 (en) Method for stabilizing lignin fiber for further conversion to carbon fiber
NO154425B (en) FIBROEST ACTIVATED CARBON AND PROCEDURE FOR ITS MANUFACTURING.
FI85133B (en) FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV AKTIVKOL FRAON CELLULOSAHALTIGT MATERIAL.
JPS638209B2 (en)
CN112048797B (en) Flame-retardant yarn and production process thereof
RU2016146C1 (en) Method of carbon fibrous material preparing
FI86403B (en) FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV AKTIVKOL FRAON CELLULOSAHALTIGT MATERIAL.
FI63973B (en) NYTT FOERFARANDE FOER SPINNING ELLER FORMNING AV CELLULOSALOESNINGAR
MX9702304A (en) Process for the preparation of polybenzazole filaments and fibres.
JPS5813722A (en) Production of activated carbon fiber
CN114517338B (en) Preparation method of cellulose viscose and application of cellulose viscose in cellulose sausage casing
CN101974846A (en) Method for preparing bamboo charcoal-based activated carbon fibers
CN110408056B (en) Cellulose-doped chitin hydrogel and preparation method thereof
KR100226888B1 (en) The manufacture method of the pitch section activated carbon fiber
US20240140800A1 (en) Nitrogen-doped porous carbon material and preparation method and use thereof
KR100206488B1 (en) The manufacture method of the active carbon fiber
RU2679265C2 (en) Method for finishing lyocell hydrated cellulose fiber in producing precursor of carbon fiber material
US3661503A (en) Process for dehydrating cellulosic textile material
CN116607247B (en) Moisture-absorbing antibacterial polyester and kapok blended fabric and preparation process thereof
JPH07189126A (en) Production of flame-retardant composition and flame-retarding method
SU1087573A1 (en) Method of producing ion-exchange polyacryl-nitryl fibre
JPS6158403B2 (en)
CN115198425A (en) Method for manufacturing heat insulation fabric by utilizing waste textiles
CN114277572A (en) Preparation method of flame-retardant and anti-dripping polyester fabric

Legal Events

Date Code Title Description
PC Transfer of assignment of patent

Owner name: KURARAY CHEMICAL CO., LTD

MM Patent lapsed

Owner name: KURARAY CHEMICAL CO., LTD